Сверхмассивные чёрные дыры, возможно, являются ускорителями частиц

Учёным из Университета штата Аризона (США) удалось установить, что сверхмассивные чёрные дыры выбрасывают в космос высокоэнергетические протоны, которые движутся в пространстве зигзагами на околосветовых скоростях, впоследствии превращаясь в низкоэнергетические протоны, при этом вызывая всплеск гамма-излучения. Именно эта теория может объяснить, почему в центре нашей галактики наблюдаются выбросы высокоэнергетического вещества.

Чёрные дыры выбрасывают в космос высокоэнергетические протоны

Как известно, в центре большинства галактик есть сверхмассивная чёрная дыра. Есть она и в центре Млечного пути. Масса этого объекта, называемого Sagittarius А*, составляет 3 миллиона масс Солнца. Вокруг любой чёрной дыры образуется пространственно-временной “водоворот”, внешняя граница которого называется “горизонтом событий”. Даже свет не может избежать её притяжения, и поэтому долгое время астрономы могли лишь гадать, что происходит за этой границей. Как и большинство других чёрных дыр, Sagittarius А* поглощает материю, переходящую “горизонт событий”, и излучает рентгеновские лучи.

Астрономы из Университета штата Аризона, Фальвио Мелиа и Дэвид Бэллантайн и их коллеги, предположили, что хаотичное магнитное поле вокруг “горизонта событий” работает как гигантский ускоритель частиц. Чтобы проверить теорию, исследователи создали компьютерную модель, в которой отслеживались траектории полёта более чем 200 тысяч протонов, свободно парящих в плазме.

С помощью модели удалось обнаружить, что гравитация Saggitarius A* разгоняет протоны из намагниченной плазмы до околосветовых скоростей и заряжает их энергией до 100 триллионов электронвольт. Такие частицы “выстреливают” в пространство и летят зигзагами в произвольном направлении. Чтобы отдалиться от чёрной дыры на 10 световых лет им требуются тысячи лет. В межзвёздном пространстве протоны становятся низкоэнергетическими, после чего они формируют пионы, – частицы, которые сразу же распадаются на высокоэнергетическое гамма-излучение, распространяющееся во всех направлениях.

Это открытие может объяснить природу высокоэнергетических выбросов из сверхмассивных чёрных дыр. Как отметил Мелиа, подобное явление наблюдается во всех галактиках, в центре которых находится чёрная дыра.